17物联网《操作系统》期中考试题答案

17物联网《操作系统》期中试题
参考(答案)
一、回答下列问题（共5小题，每小题8分，共40分）
1. 什么是计算机操作系统，它有哪些功能，各功能的基本任务是什么？
2. 什么是多道程序设计技术，引入多道程序设计技术的起因和目的是什么？
答：多道程序设计技术是指同时把多个作业放入内存并允许它们交替执行，共享系统中的各类资源，当一道程序因某种原因（如I/O请求）而暂停执行时，CPU立即转去执行另一道程序。

引入多道程序设计技术的起因：20世纪60年代，硬件技术取得了两个方面的重大进展，一是通道技术引进；二中断技术的发展；这就导致OS进入了多道程序系统阶段。

引入多道程序设计技术的目的：（1）提高CPU的利用率。

（2）提高内存和I/O设备的利用率。

（3）增加系统吞吐量
3.什么是进程间的互斥？什么是进程的同步？
答：进程之间因共享资源而产生的制约关系称为进程互斥。

互斥是进程之间的间接制约关系。

进程之间因相互合作而产生的制约关系称为进程的同步。

同步是进程间的直接制约关系。

4. 在信号量S上作P、V操作时，S的值发生变化，当S.V>0，
S.V<0以及S .V=0的时候,它们的物理意义是什么?
答：当S.V>0时，表示有S.V个资源可用
当S.V= 0时，表示无资源可用
当S.V< 0时，则| S.V |表示S.q等待队列中的进程个数
5. 在单处理机的分时系统中，分配给进程P的时间片用完后，系统进行切换，结果调度的仍然是进程P。

有可能出现上述情形吗？如果有可能请说明理由。

答：有可能出现上述情况。

例如，若在进程P时间片用完后，被迫回到就绪队列时，就绪队列为空，这样进程P就是就绪队列中唯一的一个进程，于是调度程序选中的进程必然是进程P；又如在按优先级调度的系统中，就绪队列按进程优先级排列，在进程P时间片用完之后回到就绪队列时，若其优先级高于当前就绪队列中的其他进程，则它将排在就绪队列之首，
从而再次被调度程序选中并投入运行。

二、计算题（共3小题，每小题20分，共60分）
1. 在一个单道批处理系统中，一组作业的到达时间和运行时间如下表所示。

试计算使用先来先服务、短作业优先、高响应比优先调度算法时，作业的平均周转时间和平均带权周转时间。

解：
用T表示周转时间，用W表示带权周转时间
FCFS的作业调度情况如下：
FCFS的T =（1.0+1.0+0.7+0.7）/ 4 = 0.85
W =（1.0+2.0+3.5+7.0）/ 4 =3.375
SJF的作业调度情况如下：
SJF的T=（1.0+1.3+0.2+0.2）/ 4 = 0.675
W =（1.0+2.6+1.0+2.0）/ 4 = 1.65
高响应比优先的作业调度情况如下：
当作业1运行结束时，作业2和3进入后备作业队列，此后就
按最高响应比优先调度运行。

作业2,3的响应比分别为：
R2=1+已等待时间/需运行时间
=1+（9.0-8.5)/0.5=1+0.5/0.5=2
R3=1+(9.0-9.0)/0.2=1
优先调度作业2。

作业2运行结束时，作业4已经进入系统。

作业3,4的响应比
分别为：
R3=1+(9.5-9.0)/0.2=1+0.5/0.2=3.5
R4=1+(9.5-9.1)/0.1=1+0.4/0.1=5
优先调度作业4运行，最后运行作业3。

作业的运行顺序为：1，2，
4，3。

如下表所示
高响应比算法的T=（1.0+1.0+0.8+0.5）/ 4 = 0.825
W =（1.0+2.0+4.0+5.0）/ 4 = 3.0
2.设有两个进程P1和P2，共享一个可存放50个字符的缓冲区B，P1从输入机读入字符送B中，P2从B中取出字符送内存，用类C语言和P、V操作写出这两个进程正确工作的程序。

semaphore s=1;
semaphore s1=50;
semaphore s2=0;
buffType B[50];
buffType *i,*j;
main()
{ cobegin
p1();
P2();
coend;
}
p1( ) {
while(true) {
a=输入字符；
P(s1);
P(s);
B[i]=a;
i=(i+1) mod 50;
V(s);
V(s2);}}
P2( ) {
while(true) {
P(s2);
P(s);
b=B[j];
j=(j+1) mod 50;
V(s);
V(s1);
将b送入内存}}
3. 在银行家算法中，若出现下述资源分配情况：
试问：（1）该状态是否安全？为什么？
（2）如果进程P2提出请求R2=（1，2，2，2），系统能否将资源分配给它？
以上要求写出计算过程
解：（1）利用银行家算法对此时刻的资源分配情况进行分析，可得此时刻的安全性分析情况：
W N5х4 U5х4 U5х4+W Finish
P0 1 6 2 2 0 0 1 2 0 0 3 2 1 6 5 4 true P3 1 6 5 4 0 6 5 2 0 3 3 2 1 9 8 6 true P4 1 9 8 6 0 6 5 6 0 0 1 4 1 9 9 10 true
P1 1 9 9 10 1 7 5 0 1 0 0 0 2 9 9 10 true
P2 2 9 9 10 2 3 5 6 1 3 5 4 3 12 14 14 true 从上述分析中可以看出，此时存在一个安全序列（P0，P3，P4，P1，P2），故该状态是安全的。

（2）P2提出请求R2=（1，2，2，2），按银行家算法进行检查：
R2<N2,R2<A 即（1，2，2，2）<（2，3，5，6），
（1，2，2，2）<（1，6，2，2）
假分配并修改相应数据结构，资源分配情况如下：
U5х4 N5х4 A
P0 0 0 3 2 0 0 1 2 0 4 0 0
P1 1 0 0 0 1 7 5 0
P2 2 5 7 6 1 1 3 4
P3 0 3 3 2 0 6 5 2
P4 0 0 1 4 0 6 5 6
再利用安全性算法检查系统是否安全，可用资源A=（0，4，0，0）已经不能满足任何进程的需要，故系统进入不安全状态，此时系统不能将资源分配给P2。